DE4432356A1 - Assembly process for electric motor rotor shaft - Google Patents

Assembly process for electric motor rotor shaft

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Abstract

The rotor assembly of an electric motor has a shaft (1) with a spline (2) at one end a two locations (3a, 3b) for bearings. The shaft locates in a tube (4) of electrically insulating material, and on the tube is positioned the laminated armature laminations stack (6). The laminations are formed with a pattern of radial slots that create channels into which the electrical coils (7) are located. The ends of the coils are brought out axially to connect with the commutator (8). The spindle is a press fit in the tube and the deformable material of the tube expands to grip the grooved bore profile of the armature stack.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrisch isolierenden Montage einer Ankerwelle in der Öffnung eines Ankerblechpakets eines Läufers eines Elektromotors.The invention relates to a method for electrical insulating mounting of an armature shaft in the opening of an armature plate assembly of a rotor of an electric motor.

In der DE 40 04 812 C2 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem auf Ankerwellen-Stangenmaterial ein schlauchförmiges Geflecht aufgebracht und mit Kunstharz getränkt wird. Der so geschaffene Isoliermantel bildet eine elektrische Isolierung zwischen der Ankerwelle und dem Ankerblechpaket. Besonderheiten der Verbindung zwischen dem Isoliermantel und dem Ankerblechpaket sind nicht beschrieben.DE 40 04 812 C2 describes a method in which a tubular one on anchor shaft rod material Braid applied and impregnated with synthetic resin. Of the the insulating jacket thus created forms an electrical one Isolation between the armature shaft and the Anchor plate package. Peculiarities of the connection between the insulating jacket and the armature plate pack are not described.

Es ist auch bekannt, zwischen das Ankerblechpaket und die Ankerwelle ein aushärtendes, elektrisch isolierendes Duromer einzuspritzen. Hierfür sind spezielle Spritzwerkzeuge und Maschinen nötig. Bei diesem Verfahren ergibt sich ein beträchtlicher Aufwand für das Auswuchten, da beachtliche Abweichungen vom Rundlauf entstehen. Außerdem treten auch leicht Risse im Isolationsmaterial auf, so daß die Isolationsprüfung sehr sorgfältig durchgeführt werden muß und mit beträchtlichem Ausschuß zu rechnen ist. Dieses Verfahren ist also insgesamt teuer. It is also known to be between the armature core and the Armature shaft is a hardening, electrically insulating Inject thermoset. There are special ones for this Spraying tools and machines necessary. With this procedure there is a considerable effort involved in that Balancing as there are considerable deviations from the concentricity arise. In addition, cracks easily occur in the Insulation material, so that the insulation test very much must be done carefully and with considerable Committee is to be reckoned with. So this procedure is overall expensive.  

Es wurde auch vorgeschlagen, in eine glatte, zylindrische Bohrung des Ankerblechpakets einen rohrförmigen Isolationskörper einzupressen. Dabei sind nur äußerst geringe Maßabweichungen (Toleranz) zulässig, da bei zu geringer Pressung keine ausreichend feste Verbindung zwischen dem Isolationskörper und dem Ankerblechpaket entsteht und bei zu hoher Pressung der Isolationskörper beim Einpressen gestaucht wird. Außerdem muß die Ankerwelle gekerbt oder gerändelt sein, um im Isolationskörper hinreichend fest zu sitzen. Das Kerben bzw. Rändeln erhöht die Herstellungskosten deutlich.It has also been suggested in a smooth, cylindrical shape Bore of the anchor plate stack a tubular Press insulation body. Here are only extreme slight dimensional deviations (tolerance) are permissible because low pressure not a sufficiently firm connection between the insulation body and the armature core arises and if the insulation body is pressed too hard is compressed when pressed in. In addition, the Armature shaft notched or knurled in order to Insulation body to sit sufficiently tight. The notching knurling increases the manufacturing costs significantly.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, durch das sich eine mechanisch feste, sicher isolierende Verbindung zwischen der Ankerwelle und dem Ankerblechpaket kostengünstig herstellen läßt. Weitere Aufgabe ist es, einen so montierten Läufer anzugeben.The object of the invention is a method propose a mechanically firm, securely insulating connection between the armature shaft and can produce the anchor plate package inexpensively. Another task is to have a runner assembled in this way specify.

Erfindungsgemäß zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, daß in die Öffnung des Ankerblechpakets ein Rohr aus einem verformbaren, elektrisch isolierenden Material eingeschoben wird, daß danach die Ankerwelle in das Rohr eingepreßt wird, wodurch das Rohr aufgedehnt wird und sein Außenumfang bereichsweise in Aussparungen der Innenkontur der Öffnung eintritt.According to the invention, the method is characterized in that that in the opening of the armature core a tube a deformable, electrically insulating material is inserted that then the armature shaft in the tube is pressed in, whereby the tube is expanded and its outer circumference in areas of the Inner contour of the opening enters.

Dadurch ist auf einfache, kostengünstige Weise ein Läufer herzustellen, dessen Ankerwelle sicher gegenüber dem Ankerblechpaket elektrisch isoliert ist. Außerdem ist gewährleistet, daß über das Rohr die Ankerwelle mit dem Ankerblechpaket fest verbunden ist. Die auftretenden Kräfte, wie Drehmoment des Antriebs oder Reaktionsmoment des Abtriebs, Axialschub, Lagerkräfte sowie Dreh- und Biegeschwingungen, werden schadlos aufgenommen. Besondere Anforderungen an die Toleranz zwischen Rohr und Öffnung bestehen nicht, weil das Rohr beim Montageverfahren sich in die Aussparungen hinein verformt. Die Ankerwelle muß nicht mit Kerben oder Rändelungen versehen sein und ist damit preiswert herstellbar.This makes a runner simple, inexpensive to manufacture, the armature shaft against the Anchor plate package is electrically insulated. Besides, is ensures that the armature shaft with the Anchor plate package is firmly connected. The occurring Forces such as drive torque or reaction torque of the output, axial thrust, bearing forces as well as turning and Bending vibrations are absorbed without damage. Special Tolerance requirements between pipe and opening do not exist because the tube during the assembly process  deformed into the recesses. The armature shaft must not be notched or knurled and is thus inexpensive to manufacture.

Der erfindungsgemäße Läufer ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ankerwelle ein Rohr aus elektrisch isolierendem Material kraftschlüssig sitzt und daß das Rohr mit seinem Außenumfang bereichsweise formschlüssig in Aussparungen der Öffnung des Ankerblechpakets eingreift.The runner according to the invention is characterized in that that on the armature shaft a tube of electrical insulating material sits firmly and that the Pipe with its outer circumference form-fitting in some areas in cutouts in the opening of the anchor plate package intervenes.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß es bei einer Drehmomentüberlastung des Ankers wegen der formschlüssigen Verbindung nicht zu einem Schlupf zwischen dem Ankerblechpaket und dem Rohr kommt, durch den ein Drahtabriß an der Wicklung des Ankerblechpakets möglich wäre. Ein Schlupf tritt bei einer Drehmomentüberlastung wegen der kraftschlüssigen Verbindung höchstens zwischen dem Rohr und der Ankerwelle auf. Es ist somit im Läufer die Funktion einer Überlast- Rutschkupplung integriert.Another advantage is that with a Torque overload of the armature because of the positive connection not to slip comes between the anchor plate package and the pipe a wire tear on the winding of the armature core it is possible. A slip occurs in one Torque overload due to the non-positive Connection at most between the pipe and the armature shaft on. It is therefore the function of an overload Integrated slip clutch.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims and the following Description of exemplary embodiments. In the drawing demonstrate:

Fig. 1 einen Läufer eines Elektromotors, Fig. 1 shows a rotor of an electric motor,

Fig. 2 ein Ankerblech ohne Ankerwelle, gegenüber Fig. 1 vergrößert, Fig. 2, an armature plate without armature shaft towards Fig. 1 increases,

Fig. 3 bis 5 die wesentlichen Verfahrensschritte, Fig. 3 to 5 the main method steps,

Fig. 6 das Ankerblech mit Rohr und Ankerwelle im Schnitt längs der Linie VI-VI nach Fig. 4, vergrößert und Fig. 6, the anchor plate with tube and armature shaft in section along the line VI-VI of FIG. 4, enlarged and

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel. Fig. 7 shows another embodiment.

Ein Läufer weist eine Ankerwelle (1) auf. An dieser sind einerseits ein Ritzel (2) und andererseits zwei Lagerstellen (3a, 3b) gestaltet. Zwischen dem Ritzel (2) und der Lagerstelle (3a) ist die Ankerwelle (1) zylindrisch glatt geschliffen. Auf der Ankerwelle (1) sitzt ein Rohr (4), das aus einem verformbaren, elektrisch isolierenden Material besteht. Auf dem Rohr (4) ist ein Ankerblechpaket (5) festgelegt, das aus einer Vielzahl von Ankerblechen (6) besteht. Das Ankerblechpaket (5) trägt in üblicher Weise eine Wicklung (7), die elektrisch an einen Kollektor (8) angeschlossen ist. Es ist kollektorseitig eine erste Hülse (9) vorgesehen. Ritzelseitig ist eine zweite Hülse (10) vorgesehen, die ein Ventilatorrad (11) trägt.A rotor has an armature shaft ( 1 ). On the one hand a pinion ( 2 ) and on the other hand two bearing points ( 3 a, 3 b) are designed. The armature shaft ( 1 ) is ground to a cylindrical smoothness between the pinion ( 2 ) and the bearing ( 3 a). On the armature shaft ( 1 ) sits a tube ( 4 ) which consists of a deformable, electrically insulating material. On the tube ( 4 ) an anchor plate package ( 5 ) is fixed, which consists of a plurality of anchor plates ( 6 ). The armature lamination stack ( 5 ) carries in the usual way a winding ( 7 ) which is electrically connected to a collector ( 8 ). A first sleeve ( 9 ) is provided on the collector side. A second sleeve ( 10 ) is provided on the pinion side and carries a fan wheel ( 11 ).

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das Rohr (4) so lang, daß der Kollektor (8), die erste Hülse (9) und die zweite Hülse (10) auf dem Rohr (4) sitzen. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist das Rohr (4) demgegenüber kürzer, wobei die Hülsen (9, 10) und der Kollektor (8) auf der Ankerwelle (1) festsitzen.In the embodiment according to FIG. 1, the tube (4) is so long that the collector (8), the first sleeve (9) and the second sleeve (10) sitting on said tube (4). In the exemplary embodiment according to FIG. 7, the tube ( 4 ), on the other hand, is shorter, the sleeves ( 9 , 10 ) and the collector ( 8 ) being stuck on the armature shaft ( 1 ).

Das Ankerblechpaket (5) weist eine Öffnung (12) auf, an deren Innenkontur eine Vielzahl von Aussparungen (13) ausgebildet sind.The armature lamination stack ( 5 ) has an opening ( 12 ), on the inner contour of which a plurality of recesses ( 13 ) are formed.

Die Montage geschieht etwa folgendermaßen:
In einem ersten Preßvorgang wird das auf die richtige Länge gebrachte, innen und außen glattzylindrische Rohr (4) in die Öffnung (12) des Ankerblechpakets (5) eingeschoben (vgl. Fig. 3). Das Rohr (4) sitzt danach noch nicht mit seiner endgültigen Festigkeit im Ankerblechpaket (5) fest.The assembly takes place as follows:
In a first pressing process, the tube ( 4 ), which has the correct length and is smooth on the inside and outside, is pushed into the opening ( 12 ) of the armature core ( 5 ) (see FIG. 3). The tube ( 4 ) is not yet securely fixed in the anchor plate package ( 5 ).

Danach wird in einem zweiten Preßvorgang die vorbereitete Ankerwelle (1) in das Rohr (4) eingepreßt. Der Innendurchmesser des Rohres (4) ist, solange die Ankerwelle (1) noch nicht in es eingepreßt ist, kleiner als der Durchmesser der Ankerwelle (1). Durch das Einpressen der Ankerwelle (1) weitet sich das Rohr (4) auf. Dabei formt es sich in den betreffenden Bereichen in die Aussparungen (13) des Ankerblechpakets (5) ein. Das Ankerblechpaket (5) ist auf diese Weise formschlüssig mit dem Rohr (4) verbunden. Das Rohr (4) sitzt kraftschlüssig auf der Ankerwelle (1) (vgl. Fig. 4 und Fig. 6).The prepared armature shaft ( 1 ) is then pressed into the tube ( 4 ) in a second pressing process. As long as the armature shaft ( 1 ) has not yet been pressed into it, the inside diameter of the tube ( 4 ) is smaller than the diameter of the armature shaft ( 1 ). The tube ( 4 ) expands when the armature shaft ( 1 ) is pressed in. It is formed in the relevant areas in the recesses ( 13 ) of the armature core ( 5 ). The armature lamination stack ( 5 ) is positively connected to the tube ( 4 ) in this way. The tube (4) is seated positively on the armature shaft (1) (see. Fig. 4 and Fig. 6).

Danach werden die Hülsen (9, 10) auf das Rohr (4) aufgepreßt (vgl. Fig. 5). Schließlich wird die Wicklung (7) am Ankerblechpaket (5) angebracht und der Kollektor (8) aufgesetzt und mit der Wicklung (7) elektrisch leitend verbunden, z. B. geschweißt.Then the sleeves ( 9 , 10 ) are pressed onto the tube ( 4 ) (cf. FIG. 5). Finally, the winding ( 7 ) is attached to the armature core ( 5 ) and the collector ( 8 ) is placed on it and connected to the winding ( 7 ) in an electrically conductive manner, e.g. B. welded.

Im Betrieb ist bei Drehmomentüberbelastung kein Wicklungs-Drahtbruch zwischen der Wicklung (7) und dem Kollektor (8) zu befürchten, da sowohl das Ankerblechpaket (5) als auch der Kollektor (8) auf dem Rohr (4) so fest sitzen, daß zwischen ihnen keine Relativbewegung auftreten kann. Ein Schlupf kann allenfalls zwischen der Ankerwelle (1) und dem Rohr (4) auftreten. Dies gilt uneingeschränkt für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.In operation, there is no need to fear a winding wire break between the winding ( 7 ) and the collector ( 8 ) in the event of torque overload, since both the armature core package ( 5 ) and the collector ( 8 ) are so tight on the tube ( 4 ) that between no relative movement can occur to them. Slip may occur between the armature shaft ( 1 ) and the tube ( 4 ). This applies without restriction to the exemplary embodiment according to FIG. 1.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 hat den Vorteil, daß das Rohr (4) kürzer ist als beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Der Aufbau ist dadurch kostengünstiger.The embodiment according to FIG. 7 has the advantage that the tube ( 4 ) is shorter than in the embodiment according to FIG. 1. The structure is therefore less expensive.

Claims (7)

1. Verfahren zur elektrisch isolierenden Montage einer Ankerwelle in der Öffnung eines Ankerblechpakets eines Läufers eines Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, daß in die Öffnung (12) des Ankerblechpakets (5) ein Rohr (4) aus einem verformbaren, elektrisch isolierenden Material eingeschoben wird, daß danach die Ankerwelle (1) in das Rohr (4) eingepreßt wird, wodurch das Rohr (4) aufgedehnt wird und sein Außenumfang bereichsweise in Aussparungen (13) der Innenkontur der Öffnung (12) eintritt.1. A method for the electrically insulating assembly of an armature shaft in the opening of an armature core of a rotor of an electric motor, characterized in that a tube ( 4 ) made of a deformable, electrically insulating material is inserted into the opening ( 12 ) of the armature core ( 5 ) then the armature shaft ( 1 ) is pressed into the tube ( 4 ), as a result of which the tube ( 4 ) is expanded and its outer circumference partially enters recesses ( 13 ) in the inner contour of the opening ( 12 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kollektor (8) auf das Rohr (4) aufgepreßt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a collector ( 8 ) is pressed onto the tube ( 4 ). 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Rohr (4) Hülsen (9, 10) aufgepreßt werden.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that sleeves ( 9 , 10 ) are pressed onto the tube ( 4 ). 4. Läufer eines Elektromotors mit Ankerblechpaket und diesem gegenüber elektrisch isolierter Ankerwelle, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ankerwelle (1) ein Rohr (4) aus elektrisch isolierendem Material kraftschlüssig sitzt und daß das Rohr (4) mit seinem Außenumfang bereichsweise formschlüssig in Aussparungen (13) der Öffnung (12) des Ankerblechpakets (5) eingreift.4. rotor of an electric motor with an armature core and this compared to electrically insulated armature shaft, characterized in that on the armature shaft ( 1 ) a tube ( 4 ) of electrically insulating material sits non-positively and that the tube ( 4 ) with its outer circumference partially form-fitting in recesses ( 13 ) engages the opening ( 12 ) of the armature core ( 5 ). 5. Läufer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwelle (1) im Rohr (4) glatt, zylindrisch ist.5. Rotor according to claim 4, characterized in that the armature shaft ( 1 ) in the tube ( 4 ) is smooth, cylindrical. 6. Läufer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rohr (4) neben dem Ankerblechpaket (5) Hülsen (9, 10) und der Kollektor (8) sitzen.6. Runner according to claim 4 or 5, characterized in that on the tube ( 4 ) next to the armature core ( 5 ) sleeves ( 9 , 10 ) and the collector ( 8 ) sit. 7. Läufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (9, 10) und der Kollektor (8) neben dem Rohr (4) auf der Ankerwelle (1) sitzen.7. Rotor according to one of the preceding claims 4, 5, characterized in that the sleeves ( 9 , 10 ) and the collector ( 8 ) sit next to the tube ( 4 ) on the armature shaft ( 1 ).
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